路橋隧道工程開挖支護的施工要點解析

田渭朋 / 中交第三公路工程局有限公司

路橋隧道工程開挖支護的施工要點解析

田渭朋 / 中交第三公路工程局有限公司

路橋隧道開挖支護施工是路橋工程施工的組成部分，施工時要根據(jù)地質(zhì)勘察的情況進行分析。然后與各種開挖方案進行結(jié)合。本文闡述了路橋隧道工程開挖支護施工方法以及路橋隧道工程開挖支護施工的作用，對路橋隧道工程的開挖支護施工要點進行了簡要分析。

路橋隧道工程；開挖支護；施工；方法；作用；要點

導(dǎo)言

中國路橋隧道工程建設(shè)的進程越來越快，為了避免大規(guī)模建設(shè)帶來的破壞，合理運用路橋隧道工程隧道開挖與支護中各項技術(shù)指標是路橋建設(shè)可持續(xù)發(fā)展，更好地構(gòu)建和諧交通的基礎(chǔ)。明挖法和暗挖法是路橋隧道的兩種施工方法。明挖法:地面先挖開，先在露天情況下修建隧道結(jié)構(gòu)，之后再將修建好的隧道結(jié)構(gòu)覆蓋回填。暗挖法:開挖和修筑隧道結(jié)構(gòu)是在地下進行，在施工時隧道上面的地層不挖開。暗挖法又分為:礦山法、隧道掘進機法、盾構(gòu)法。隧道進洞采用大斷面開挖的明挖法，這是一種簡單的容易實施的方法，由于土石方量大，因此，對周邊的植被破有非常大的破壞性。明挖法對于埋深較大的隧道是不適用的，在山嶺道路上做隧道施工，必須使用礦山法。礦山法中的最重要、最常用、最有效的一種開挖方法是噴錨構(gòu)筑法，下面的內(nèi)容中，我們一起討論一下路橋隧道的開挖與支護的方法。

1.路橋隧道的開挖分析

隧道是在地質(zhì)條件復(fù)雜的條件下開挖的建筑工程，因此，受到地應(yīng)力，地址物理參數(shù)，地下水，地址斷層等因素和開挖方式、支護方式、支護時間等人工開挖操作的影響比較大。建筑隧道采用的支護方式和開挖方式要因地制宜的選擇，跟據(jù)工程所處的地質(zhì)環(huán)境和圍巖穩(wěn)定性不同，而采用不同的方案。現(xiàn)在，隧道開挖的方式有:全斷面開挖方法、臺階法、臺階分部開挖法、導(dǎo)坑法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等。在一級圍巖處適合使用全斷面開挖方法，工級圍巖處適合采用臺階法，一級圍巖處，上下臺階之間的距離應(yīng)該滿足機器正常作業(yè)的需求，并減少翻渣工作量，因此適合選用臺階分部開挖法。導(dǎo)坑法由于各工序安排緊湊，能保證施工安全，適用于圍巖較差、沉降需要控制的隧道。支護方式一般使用:錨噴、錨網(wǎng)噴、錨噴網(wǎng)架、錨噴網(wǎng)架注漿、鋼架支護、鋼筋混凝土支護、注漿加固和預(yù)應(yīng)力錨索支護等方式，在實際應(yīng)用中，聯(lián)合支護，多次支護等形式是經(jīng)常采用的，下面，我們從隧道的開挖與支護技術(shù)角度，進行重點的分析討論。

1.1 隧道施工方法概述

礦山法是指一般開挖地下坑道方法修筑隧道，少擾動、早支撐、恒撤換、快襯砌是礦山法的基本原則。漏斗棚架法，反臺階法，正臺階法，全斷面開挖法，上下導(dǎo)坑先拱后墻法，，下導(dǎo)坑先導(dǎo)后墻法，品字形導(dǎo)坑先拱后墻法，側(cè)壁導(dǎo)坑法是礦山法的基本施工方法。新奧地利隧道施工方法的簡稱是新奧法，概念是:20世紀50年代，奧地利學(xué)者拉布西維茲教授提出，以隧道工程經(jīng)驗和巖體力學(xué)的理論為基礎(chǔ)，支護手段采用錨桿和噴射混凝土組合的方式的施工方法，這個方法經(jīng)過許多國家的實踐研究，在60年代正式取得專利和命名。少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉是新奧法的基本施工原則。以盾構(gòu)這種施工機械在地面以下開挖隧道的施工方法稱作盾構(gòu)法，盾構(gòu)法可以在承受地層壓力的同時在地層中推進的活動鋼筒。盾構(gòu)法的優(yōu)點是一次成型，可以對圍巖體減少重復(fù)的擾動，進而實現(xiàn)全程機械化施工。

1.2 隧道開挖

在圍巖可以保持穩(wěn)定的情況下，減少對圍巖的擾動，選擇恰當(dāng)?shù)拈_挖方法和掘進方式，并將挖掘進度盡量提高，這就是隧道開挖的基本原則。在開挖和掘進方式的選擇時，應(yīng)該考慮到隧道圍巖地質(zhì)條件及其變化情況，選擇的方法要能適應(yīng)地質(zhì)條件及其變化，也要能保證圍巖的穩(wěn)定性，同時應(yīng)該保證快速掘進和減少對圍巖的擾動。開挖成形方法就是隧道開挖方法，從開挖隧道的橫斷面分部情形來分，可以將開挖方法分成以下幾種:全斷面開挖法，臺階開挖法，留核心土臺階開挖法，分部開挖法。將設(shè)計斷面分上半斷面和下半斷面兩次開挖成型，也有采用臺階上部弧形導(dǎo)坑超前開挖的方法稱為臺階開挖法。這種方式適用于含軟弱夾層帶或節(jié)理發(fā)育地段的三、四級圍巖。臺階法細分又可以分成:長臺階法，短臺階法和超短臺階法。是由臺階法變化來的，上臺階超前倍洞跨，主要應(yīng)用在采用短臺階法開挖遇到土質(zhì)、涌水、掌子面坍塌等段落。特點時，施工的調(diào)整很小，是在遇到短距離圍巖變化的時候可以最先采用的方式，對施工安全性能的提高很有幫助，缺點是工序比較多，進尺一般不超過一厘米，比較短。將隧道斷面分部開挖逐步成型，且一般將某部超前開挖的方法是分部開挖法，也可以稱作導(dǎo)坑超前開挖法。上下導(dǎo)坑超前開挖法，上導(dǎo)坑超前開挖法，單側(cè)壁導(dǎo)坑超前開挖法，雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前開挖法等是常用的方法。

2.支護方法

2.1 噴射混凝土

為了保持巖塊體的咬合和鑲嵌作用，使被裂隙分割的巖塊體粘接起來，我們會采用向洞室內(nèi)表面圍巖噴射混凝土的方法，通過提高巖塊體的粘接力和摩擦力來有效的防止圍巖松動，這樣對應(yīng)力的集中產(chǎn)生的現(xiàn)象有規(guī)避和緩解的作用。同時，可以在圍巖表面產(chǎn)生抗力和剪力，圍巖因此而處于有利于穩(wěn)定的三軸應(yīng)力狀態(tài)，而且噴混凝土層自身的結(jié)構(gòu)剛度可以對不穩(wěn)定體的坍塌現(xiàn)象起到阻止的作用。噴射混凝土自身有一定的剛度因此對巖土體的坍塌現(xiàn)象有一定抵抗作用，與此同時，可以使用其他的支護方法，共同承受支護結(jié)構(gòu)的受壓變形，真因為如此，現(xiàn)代隧道施工經(jīng)常用的方法之一就是噴射混凝土支護方法。

2.2 錨桿支護

為了對巖土體的變形產(chǎn)生一定的約束，我們采用在巖土體內(nèi)打入錨桿的方法，并且通過向圍巖施加壓力，使原來處于二軸應(yīng)力狀態(tài)的洞室內(nèi)表面的圍巖保持三軸應(yīng)力狀態(tài)，從而，圍巖體剛度的惡化就被有效的控制了。尤其在松動區(qū)內(nèi)圍巖的剛度，這種方法尤為有效。巖土體中的系統(tǒng)錨桿起到形成了被約束變形的巖土體加固圈，形成了能夠承受外部荷載的巖土體承載拱，并且與巖土體共同承受外部荷載，增強了巖土體的穩(wěn)定性的作用。

2.3 掛鋼筋網(wǎng)

在一般情況下，鋼筋網(wǎng)是與錨桿連接在一起使用的，由于錨桿布設(shè)有一定的距離，錨桿約束作用之間的巖土體因此比較薄弱，很可能發(fā)生坍塌事故，因此，用鋼筋網(wǎng)連接錨桿之間的距離保持穩(wěn)定作用，使松散的巖土塊體處于三軸應(yīng)力狀態(tài)中。

2.4 鋼支撐

利用支撐結(jié)構(gòu)自身的剛度來穩(wěn)定巖土體的方式是鋼支撐，可以達到控制巖土體的變形的目的，在工作面開挖完成以后一般應(yīng)該立刻按照設(shè)計間距安裝鋼支撐，這樣能夠?qū)⑺淖饔贸浞值陌l(fā)揮出來，起到穩(wěn)定巖土體的作用。在巖土體自身穩(wěn)定性極差的地層通常會使用鋼支撐，鋼支撐一般有兩種形式:鋼筋制作的格柵鋼架結(jié)構(gòu)和型鋼制作的工字鋼支撐。為了確保保巖土體的穩(wěn)定，噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)經(jīng)常與鋼支撐混合使用。

3.結(jié)束語

隨著科技的進步發(fā)展，提高了路橋隧道工程開挖支護施工技術(shù)水平，并且隧道工程質(zhì)量關(guān)乎到路橋工程的安全運行，因此必須加強對路橋隧道工程的開挖支護施工要點進行分析。

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